دمای رسانایی الکتریکی اثر هال تک بلور Tl2Se3

دمای رسانایی الکتریکی اثر هال تک بلور Tl2Se3 – ایران ترجمه – Irantarjomeh

مقالات ترجمه شده آماده گروه فیزیک

مقالات ترجمه شده آماده کل گروه های دانشگاهی

مقالات

چگونگی سفارش مقاله

الف – پرداخت وجه بحساب وب سایت ایران ترجمه(شماره حساب)ب- اطلاع جزئیات به ایمیل irantarjomeh@gmail.comشامل: مبلغ پرداختی – شماره فیش / ارجاع و تاریخ پرداخت – مقاله مورد نظر --مقالات آماده سفارش داده شده پس از تایید به ایمیل شما ارسال خواهند شد.

وابستگی‌های دمای رسانایی الکتریکی، اثر هال و نیروی ترموالکتریک تک بلورهای Tl₂Se₃

چکیده

رسانایی الکتریکی (s) و ضریب هال (R_H) تک بلورها که از یک ذوب شده رشد یافته در فاصله دمای k 388-183 بررسی شده است. بررسی‌ها نشان داد که نمونه‌های انتخاب شده ما از نوع رسانایی نوع p   هستند. وابستگی تحرک (جنبش) هال بر دما به صورت گرافیکی نمایش داده شد. شکاف انرژی ممنوع (ممنوعه) محاسبه شده و مقدار ۰٫۱۲ eV بدست آمده، در حالیکه انرژی یونیزاسیون سطوح ناخالص برابر با ۰٫۱۲ eV بود. مقادیر رسانایی الکتریکی، ضریب هال و تراکم حامل در دمای اتاق به ترتیب برابر با۱۰^-۳ W^-1 cm^-1  ´ ۱٫۴۴،  ۶٫۳۳ ´ ۱۰^۵cm³ c^-1    و۹٫۳۹ ´ ۱۰^۱۱ cm³   بوده است. تحرک (جنبش) هال در دمای اتاق (m_H) مقدار ۹٫۸۸۶ ´ ۱۰^۲ cm² V^-1 s^-1  را به خود اختصاص داد. همچنین نیروی متروالکتریکی (TEP) در فاصله دمایی K 376-180 مورد بررسی قرار گرفت. همچنین رابطه بین TEP و تراکم حامل‌های بار و رسانایی الکتریکی مورد مطالعه قرار گرفت. تحرک‌ها (جنبش‌ها)‌، جرم‌های موثر، زمان‌های آسایش، طول‌های انتشار (نفوذ) و ضریب‌های انتشار برای حامل‌های اقلیت و اکثریت در دمای اطاق بدست آمد.

دمای رسانایی الکتریکی اثر هال تک بلور Tl2Se3

۱- مقدمه

در سالهای اخیر توجه زیادی به بررسی خصوصیات گوناگون فیزیکی کلکوژناید تالیوم داده شده و این به علت خصوصیات نیمه‌رسانایی جالب آنها است. ساختار سلنید –  تالیوم  با وجود ۳ ترکیب مشخص می‌شود. Tl₂Se , TlSe , Tl₂Se₃. ترکیب Tl₂Se₃ بصورت پری‌تکتیک ذوب می‌شود. در حالیکه Tl₂Se و TlSe به علت ثبات (پایداری) ترکیبات تالیوم یک ظرفیتی به صورت هماهنگ ذوب می‌شوند. از این جهت کلکوژنایدهای نوع Tl₂Se₃ با شدت کمتری نسبت به ساب‌کلکوژنایدهای نوع  Tl₂Seو مونوکلکوژنایدها مورد مطالعه قرار گرفتند. اگر چه مقاله‌های زیادی در مورد خصوصیات حرارتی و الکتریکی TlSe و Tl₂Se₃  نوشته شده است، نیروی ترموالکتریکی Tl₂Se₃ مورد بررسی قرار گرفته است، اخیرا محاسبات (اندازه‌گیری‌های) رسانایی الکتریکی و اثر هال بلورین تک (تک ‌بلورین)        Tl₂Se₃–  pتوسط گامال (Gamal) انجام شده است. اثر برخی از عناصر ناخالص در یک نمونه Tl₂Se₃ گداخته شده و وابستگی دمایی توسط کاریمو (Karimov) و مارلونوا (Marlonova) مورد مطالعه قرار گرفته‌اند. هدف کار حاضر، بررسی خواص حرارتی و الکتریکی این نیمه‌رسانایی امیدبخش است، و اینکه به خاطر داشته باشیم که‌ تخمین پارامترهای فیزیکی مهم برای سنجش کاربرد مواد نیمه‌رسانا مورد نیاز هستند.

دمای رسانایی الکتریکی اثر هال تک بلور Tl2Se3

۲- جزئیات آزمایشی

جزئیات تجهیزات آزمایشی برای کریستال رشد نموده توسط روش بریدج‌من (Bridgman) در جای دیگر مواد مورد نظر از آلدرچ (Aldrich) با ۹۹۹۹/۹۹% خالصی برای Tl و Se تهیه شدند. در این آزمایش g 961/2 از تالیوم (۶۹/۳۶%) و g 25 109/5 از سلینوم (۳۱/۶۳%) به عنوان مواد اولیه مورد استفاده قرار داده شده‌اند. تک بلورها در یک آمپول کواتز تهی شده در ۱۰^-۶  تور (Torr) پرورش می‌یابند. این آمپول با بارش به یک کوره لوله‌ایی ۳ منطقه‌ایی معرفی می‌شود (نگهداری می‌شود) (در دمای T = 600 k) حدود ۲۴ ساعت. هموژنیزه ذوب شده (یکدست‌سازی ذوب شده) در این منطقه که دما بالاتر از نقطه ذوب است انجام می‌شود. از طریق یک حرکت بسیار کند، آمپول و بارش به منطقه دوم کوره که دما برابر با نقطه تبلور است وارد می‌شوند. سرانجام عمل استحکام در منطقه سوم رخ می‌دهد. چنین فرآیندهای حدود ۲۱ روز برای یک عدد که تک بلورهای ترکیب Tl₂Se₃  زمان می‌برند. تک بلورینگی (بلورسازی تکی) محصول کریستال بوسیله آنالیز پراش‌های پرتو x تثبیت می‌شوند. برای مطالعه رسانایی الکتریکی (s ) و ضریب هال (R_H) نمونه مورد نظر در یک حالت مستطیل شکل فراهم و آماده شد. ابعاد نمونه مورد نظر بعد از عمل صیقل دادن برابر بود با ۸٫۷ mm ´ ۲٫۹ mm ´ ۲٫۶ mm . چسب نقره‌ای به عنوان یک ماده اهمی به کار رفت. از آنجایی که تماس‌های نیمه‌رسانا- فلزی ولتاژهایی را ایجاد می‌کند خصوصیت I-V در هر مسیر متفاوت ذخیره شد. نتایج نشان دادند که چسب نقره‌ای یک اتصال اهمی بسیار خوب است. اندازه‌گیریهای هال در یک میدان مغناطیسی ۵/۰ (Tesla) تسلا انجام شدند. روش تبدیل پتاسیومتر، dc در آزمایش کنونی به کار برده شد. برای اندازه‌گیری نیروی ترموالکتریک (TEP) نمونه در یک حالت استوانه‌ایی آماده و مهیا شد. طول نمونه باید تا آنجایی که امکان دارد کوچک باشد، اما ناحیه برش عرضی (سطح مقطع) باید تا حد امکان بزرگ باشد. بنابراین ابعاد نمونه برابر بودن با طول ۲٫۴ mm و ضخامت (قطر) ۵٫۸ mm. نمونه بین دو گیرنده حرارت دهنده (گرم کننده) قرار داده شد. گرمکن داخلی (متصل به انتهای پایینی کریستال) با هدف خاصی برای کنترل تغییر دما (کمتر از k 5) در طول نمونه ساخته شده‌اند. ترموکوپل‌ها در تماس مستقیم با دو انتهای بالایی و پایینی نمونه که با ورقه‌های نازک میکا از بدنه اتاق تهی شده     ( Torr 10^-3 ) عایق‌بندی شده قرار داده شدند. نیروی ترموالکتریکی دیفرانسیلی با استفاده یک پتاسیومتر حساس اندازه‌گیری شد. روند اندازه‌گیری همانند آنچه قبلا شرح داده شده انجام شد.

دمای رسانایی الکتریکی اثر هال تک بلور Tl2Se3

۳- نتایج و بحث

رسانایی الکتریکی s از طریق فاصله دمایی k388-183 اندازه‌گیری شد. منحنی کاملا شبیه رفتار نیمه‌رسانای ساده است. همانطور که از شکل (۱) می‌توان فهمید، ۳ ناحیه را می‌توان جدا کرد. با شروع فاصله دمای کم (k248-183، ناحیه بیرونی)، رسانایی الکتریکی با افزایش دما به آهستگی افزایش می‌یابد. این به علت تراکم حاصل است که در این ناحیه با تعدادی از گیرنده‌های یونیزه آزاد شده از سطوح ناخالص گیرنده مشخص می‌شود. از این ناحیه، انرژی یونیزاسیون محاسبه شد، که حاکی از آن است که سطح گیرنده ۰٫۲ eV بالای قسمت بالای نوار والانس قرار می‌گیرد.

دمای رسانایی الکتریکی اثر هال تک بلور Tl2Se3

۴- نتیجه‌گیری

کار حاضر مشخص کرد که Tl₂Se₃ یک نیمه‌رسانای ساده با یک وقفه انرژی (فاصله انرژی) برابر با ۱٫۳۴ eV است. ترکیب رسانایی الکتریکی، اثر هال و داده‌های نیروی ترموالکتریکی به ما اجازه می‌دهند که پارامترهای فیزیکی زیادی از جمله ارتفاع (عمق) مرکز ناخالصی، ضریب هال، تراکم حامل،‌ تحرک‌های هال برای حامل‌های اکثریت و اقلیت، طول انتشار و ضریب انتشار را استنباط کنیم. مکانیزم انتشار حامل‌های بار در مطالعه کنونی مورد بحث قرار گرفت. ترکیب رسانایی و داده‌های TEP مشخص کرد که نقش اصلی بیشتر توسط گوناگونی تراکم بار بر دما انجام می‌شد تا توسط تحرک‌هایشان.